相移光纤光栅横向受力传感特性研究

对相移光纤光栅(PS-FBG)的横向受力特性进行了理论和实验研究.采用传输矩阵法分析了PS-FBG的传输特性,并建立了光栅横向受力数学模型.理论分析表明,光栅透射谱阻带中的透射窗口在横向受力时会产生光谱分裂,且分裂距离与所受横向压力的大小成正比关系.实验在0~1 N的横向压力条件下,获得了1.4×10-3N/mm的灵敏度,实验结果与理论模拟相符.     

非均匀应变场中光纤布拉格光栅的数值分析

当非均匀应变场作用在光纤布拉格光栅（FBG）上时,由于FBG周期和有效折射率在沿FBG长度方向都为变量,所以会导致光谱形状的变化。采用耦合模理论和龙格库塔的方法可以准确地分析非均匀应变场中的FBG光谱特性,其缺点是收敛速度慢;而传输矩阵法虽然可以大大提高收敛速度,但是由于忽略了非均匀应变场的变化梯度,在分析变化率较大的非均匀应变场时与龙格-库塔方法相比准确度较差,通过改进适用于分析非均匀应变场的FBG等效周期,既保留了传输矩阵分析FBG的快速收敛性,又保证了分析准确性。     

基于光纤光栅的简支矩形板挠度和应变测量方法

提出一种利用光纤光栅传感器测量简支矩形薄板在横向载荷下挠度和应变分布的一种方法.通过在薄板4个不同位置各埋设1根光纤光栅,利用基于可调谐激光原理的光纤光栅传感解调系统检测出应变信息,并结合简支矩形板纳维叶解的前4项计算出决定挠度和应变的必要参数,最终代入矩形板各位置的坐标值即可获得矩形板各点的挠度和应变值.实验采用集中应力的方式对矩形板进行了载荷实验,实验结果与理论模拟相符,证实了该方法的可行性.     

一种光纤Bragg光栅传感器解调系统的实验研究

实验研究了基于可调谐光纤激光扫描的光纤Bragg光栅（FBG）传感器解调技术。系统由可调谐光纤F—P（TFFP）滤波器、掺Er光纤放大器（EDFA）、隔离器和耦合器组成可调谐激光光源,根据光电探测器输出波形、驱动电压与应变问关系实现了应变解调。分析了影响系统解调精度的原因,并做了相应的改进。实验测得,应变与TFFP驱动电压间的线性度达到0．998,且能达到1．26μstrain的高应变分辨率。     

基于光纤光栅偏振特性的横向压力传感器

与通常的基于光谱分析的光纤布拉格光栅(FBG)传感器的原理不同,提出一种利用FBG的偏振相关损耗(PDL)特性来实现横向压力测量的新方法,从理论和实验两方面研究了FBG在横向压力作用下PDL参数的响应机制,建立了利用PDL实现横向压力传感的理论模型并进行了数值模拟。理论分析表明,FBG的PDL对横向压力的响应非常敏感,在小压力条件下比单纯的光谱分析更适合于测量横向应力。实验中在0~180 N的横向压力条件下,以PDL随波长变化曲线的质心高度和两峰值的波长间隔分别作为编码实现了解调,获得了在小压力(0~80 N)情况下0.06 dB/N和大压力(81~180 N)情况下2.5 pm/N的灵敏度,实验和理论模拟结果相符,证实了该方法的可行性。     

长周期手征光栅的光谱和传感特性研究

根据耦合模理论,分析了双螺旋型长周期手征光纤光栅(Chiral Long Period Fiber Gratings,CLPGs)的光谱特性和耦合特性,利用相位匹配条件,计算了特定谐振波长所对应的扭转周期及扭转率,模拟了相应的透射谱,并讨论了光栅的设计参数对透射谱的影响。最后分析了双螺旋型CLPGs的应变传感特性,研究表明其传感特性与传统的长周期光纤光栅类似,谐振波长受应变变化会发生偏移,并且波长的偏移量与应变呈线性关系,灵敏度为0.828 pm/με。     

光纤布拉格光栅的高温特性研究

本文对光纤布拉格光栅高温情况下的衰退情况进行了实验研究,实验表明在温度与时间对光栅的衰退都有影响,温度越高,光栅衰退越快;在恒温情况下,开始光栅衰退特别快,以后衰退速率越来越小,光栅相对稳定.反射中心波长对温度的响应进行了分析,实验表明反射中心波长对温度的响应重复性很好,且用二次函数能很好的拟合,可以将其用于普通温度测量、低温传感或短期的高温实时监测.